开口缆测试单板上信号通道的S参数探探讨

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一、使用仪器设备：

设备和配件

E5071C-4K5	4-port Test Set, 300 kHz to 20  GHz with Bias Tees
E5071C-TDR	Enhanced Time Domain Analysis
N4433A	ECal module, 300 kHz to 20 GHz,  3.5 mm, 4-port

二、测试目的：

用开口缆测试祼板信号通道的S参数是否准确，它能达到多少G呢？针对这个问题进行一些小小的验证测试。本文所说的测试祼板信号通道，是指信号主要部分走在单板的内层，信号通道的两端有过孔到表层。然后从表层的焊盘测试信号通道的S参数，这种测试需求产品中很常见，特别是在射频板的射频信号上。

信号通道示意图如下：红色通道

三、测试方法：  测试方法两种对比：
3.1开口缆测试方法

矢量网络分析仪，通过电子校准件，校准到矢网线缆的SMA接口， 然后用矢网自带的功能做端口延伸到开口缆的终端。

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再焊接到待测信号表层的焊盘和地上进行S参数测试（很多人选用测试祼板的信号的方法）

3.2定制测试板方法：

在测试频率范围比较高，常用做TRL或AFR校准板的方法来测试，需要做额外的设计，不适合直接在产品板上测试。具体方法可以上网查询。此处省略。

四、测试分析  两种方法的结果分析：
4.1用常用的定制测试板测试方法测试

  这种方法高速实验室使用多次，效果非常好。校完后测试如下图所示

测试结果

S21非常漂亮，曲线波动非常小。S11在20GHz范围内在-20dB以下。 非常的完美！

4.2用本文所述方法，用开口缆测试方法：    测试了两种情况，一种做了过孔优化如下：
4.2.1注意过孔有优化，测试4.1方法相同的单板，只是不装SMA，直接焊到表层焊盘上测试：

S21在10G左右有小的振

4.2.2 过孔没有优化

它的设计过孔没有优化，效果如下：

这只是选了一个做例子，每一样品测试结果会不一样，但是出现的测试效果差不多。本文不一一举例，

大家可以去测试验证。

些例图S21在低频有明显的谐振点，S11不到4G就已经到了-10dB.

4.1.3 总结

从4.21和4.22的测试结果对比，发现用开口缆测试方法有很大的局限性，不能到很高的频率。有些频点会引起谐振，当被测件设计有优化，谐振频率比较高，如果没有优化，谐振频率比较低。大约在不到4GHZ的频率范围内测试的误差比较小。所以在很低的频段，这种测试方法是可行的，高频段，这种方法不可行。低的频段，这种方法有优势，不需要做测试板，只需要焊接即可测试，方便，成本低（如果没有谐振，插损在低频也可以用2X Thru 去嵌）。

    主要原因分析，信号通道上的反射变大，从阻抗来看，有很大的突变点。

     

从4.1测试的结果好于4.2来看，如果过孔有优化设计，这个开口缆测试方法适用的频率会提高。从4.1的方法来看，若要做高频的测试，则需做测试板验证。

alice1990

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shark4685

干货顶起！